浇筑式沥青混凝土搅拌保温输送车的研制

2011-04-19袁秋阳

四川水力发电 2011年2期

袁秋阳

(葛洲坝集团第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 概述

浇筑式沥青混凝土搅拌保温输送车是一种高效的路面机械化施工设备,主要用于公路、货场、桥梁、抽水蓄能电站等沥青混凝土表层施工中转运浇筑式沥青混凝土料。而浇筑式沥青混凝土所采用的沥青混合料必须保持较高温度,其沥青材料用量较大,粘度亦大,这就要求该设备必须具有加热保温和搅拌两大主要功能:装载来自沥青搅拌设备卸下的、不低于 70℃的浇筑式沥青混凝土,利用外接热源(煤气燃烧器或接通外接电源的电红外加热管),高效地加热至约 230℃后,依靠车载发电机组带动的液压系统搅拌。同时,采用可靠的热源(煤气燃烧器或来自接通发电机电源的电红外加热管)和保温材料共同进行保温处理,以保证浇筑式沥青混凝土转运至施工地点时仍能维持适宜的温度,防止其离析,以便正常持续地施工。

2 研制情况

据了解,该设备在国际上只有德国 L I N T E C公司旗下的 L i n n h o f f和 H e n n e两家工厂生产,英文名为 C o o k e r T r u c k,国内在此领域尚属空白。由我公司与日本大成公司合作承建的山西西龙池抽水蓄能电站沥青混凝土面板防水层设计为厚约3 m m的沥青玛碲脂层。其主要是用于封闭沥青混凝土表层,增加其表面密度,延缓老化,增强抗渗性能。为满足施工需要,我公司提出了该设备国产化研制设想及总体要求——设计合理、能耗低、自动化程度高、保温效果好、边加热边搅拌、生产成本低。通过市场调研,最后选中与陕西秦川畅通公路机械开发有限公司、长安大学联合进行研制开发。

经过一个月时间努力,完成了总体设计方案(图 1),即在汽车底盘上、驾驶室后设置发电机组、液压油箱、液压泵、电动机、电器控制柜以及罐体。液压油箱通过管道与液压泵相连通,液压泵用联接件与电动机相联,发电机组和电动机通过导线与电器控制柜相连接,在罐体的后端上设置有进料斗,后端下设置有出料斗,罐体内设置有搅拌器,罐体侧壁夹层和底部夹层内设置有加热管和保温层。

此外,针对设计中的关键问题,即加热保温和搅拌、行走进行了几个月时间的专题研究。

德国 L I N T E C公司主要用一个带有恒温控制器的煤气燃烧器完成料源的加热保温,其特点是煤气燃烧值大,加热迅速,加热保温效果好;但其操作繁琐,不仅需手动,而且误操作可能导致爆燃,危险性高,且燃烧器、煤气罐等每隔 5年须由质量技术监督局强制检验 1次。

我们则采用安全清洁的电源,通过电加热红外加热管和设置保温层进行加热、保温。在预加热时接外部电源,升温能力为 0.4～0.5℃/m i n;在转运中,通过发电机组供给电源,其温降小于 6～8℃/h,从而成功解决了如何更加安全环保地加热保温问题。

图 1 总体设计方案

图 2 搅拌装置构造图

L I N T E C公司设计的搅拌系统运转是通过一个双速液压泵和一个通过链条驱动搅拌系统的液压马达实现的,其特点是液压泵为双速,可根据所运转材料不同来改变搅拌转速,而无须改变柴油机转速。其液压系统安全由一个安全阀保证。该阀在低速时设定为 380 b a r,高速时设定为 160 b a r,从而避免了对系统造成的任何机械损坏。其采用的链传动方式可靠、平稳,但结构较庞大,噪声大且驱动力侧向分力大,还需每周喷油润滑保养并定期检查其张紧力,且其寿命仅为 2年。

我们进行的搅拌装置设计为由液压马达、花键联轴器、减速器、轴承、搅拌轴、上搅拌叶轮、中搅拌叶轮、下搅拌叶轮、罐体构成(图 2)。具体联接方式为:在罐体上用螺纹紧固联接件固定联接减速器,减速器输入轴用花键联轴器与最上端的液压马达相联,同时在罐体上部中心位置安装有轴承,轴承内安装搅拌轴,搅拌轴上端用联接盘与减速器输出轴相联接,在搅拌轴上部用螺纹紧固联接件固定联接上搅拌叶轮,中部用螺纹紧固联接件固定联接中搅拌叶轮,下部用螺纹紧固联接件固定联接下搅拌叶轮;三套叶轮用于搅拌罐中浇筑式沥青混凝土,从而使其在运输过程中能被均匀加热,而不至于部分料源因温度过高被烧坏。

为最大限度地减小整车高度,马达采用低速大扭矩液压马达,直接通过花键联接轴与减速器相联,最大限度地减小了整体轴向尺寸。减速器采用行星齿轮减速器,直接安装在罐体上部,从而确保了整车不超高。

此外,液压马达通过减速器直接驱动搅拌轴,实现了搅拌装置的超大速比,避免了机械变速箱驱动高速液压马达、液压马达再通过链轮驱动搅拌轴所带来的系统复杂、易出故障、需经常检查保养等缺点。

在研制过程中,为达到更好的搅拌效果,我们着重对保温材料、电红外加热管、搅拌轴、叶轮(含轮盘、辐条、大小叶片等)的材质及数量选用和液压马达扭矩值进行了计算和试验校核,另对叶片的形状和其与水平面的夹角也进行了多种尝试。

经过载荷计算,选用载重为 10～12 t东风汽车底盘,上铺花纹钢板,并用焊接和螺栓等联结方式将罐体等安装固定在底盘上,以达到自行目的。